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摘要：随着城市化的发展，地铁施工技术越来越多元化。本文细述了地铁施工中的桩基托换技术。
关键词：地铁施工；桩基础；托换技术；
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国经济的快速增长，建设项目也随之迅速发展，城市正在向大型化与现代化的方向发展，城市空间逐渐紧张，建造地铁、商场等地下设施是有效的解决方法。然而，一部分已有建筑物由于其使用价值及历史价值的原因，不允许拆除。对原有建筑物的基础进行托换处理以成为目前施工的发展主流。对于城市地铁施工，在地面建筑物规模比较大的情况下，承受荷载较大时一般采用地面桩基托换。
地铁下穿建筑物基础托换的概念
近些年，随着地铁行业的发展，地铁下穿建筑物基础托换广泛运用。基础托换工程施工期长，在部分结构基础托换后，开始托换另一部分结构基础，以保证工程的可靠性。当然，托换的建筑物基础有可能发生失稳，考虑到经济性，一般情况下，只在原有的建筑物价值高于基础托换工程造价时，或原有建筑物的使用价值与历史价值非常高，才采用基础托换施工方案。
二、桩基托换施工安全的前提
认真执行国家有关安全生产及劳动保护法律、法规, 建立安全生产责任制, 进行安全教育与宣传, 落实各项安全防护工作。在开工前做好各级安全交底工作, 组织员工重新学习并贯彻执行安全操作规程, 建立健全安全值班制度和安全检查制度。临边设置安全护栏和危险标志牌, 在主要出入口搭设安全通道以确保行人安全。
三、地铁施工中的桩基托换技术
桩基托换技术涉及专业类别多、技术含量高，其实质即是把已建成建筑物中的柱与托换梁连接起来，将建筑物上部的荷载传递到托换梁上，再传递到托换桩上。其核心是实现已建成建筑物中的柱和新建桩基间的荷载传递，将托换施工过程中，结构变形限制在设计允许范围内。桩基托换技术主要有主动托换和被动托换两种类型：
1.主动托换技术：主动托换技术对结构变形控制可靠性更高。主动托换技术是施工前运用顶升装置动态调调整上部荷载及变形，对新建桩和托换体系施加荷载，部分消除已建成建筑物结构长期变形效应。托换建筑物的托换荷载大、变形控制要求严格，被托换桩随托换梁一起上升，使上部建筑物荷载全部转移到托换梁上，通过顶加载，部分消除新桩和托换结构的变形，使结构变形控制在较小范围。
2.被动托换技术:被动托换技术对结构变形控制的可靠性更低。被动托换技术是将原桩上部结构荷载在施工过程中，随托换结构的变形被动地转换到新桩上，托换后无法调控上部结构的变形。适用于托换建筑物荷载小、变形要求不高，在托换结构的托换桩切除后，可不采取其它调节变形，直接将上部荷载通过托换梁传递到新桩上的项目。
基础托换技术难度大、造价高、工期长，必须精心设计、安全施工。施工前要详细勘察建筑物的地基情况，详细了解已建成建筑物的桩基的类型和结构受力情况，以便确定合适的托换桩和技术。为保障工程顺利实施，需要特别重视以下几个问题：
①对整体结构性能的充分了解。结构现状的调查与分析十分重要，特别是对结构目前受力性能和主材性能分析。
②根据已建成建筑结构和周围建筑物环境，确定托换结构类型及托换施工方法。
③保障已建成建筑物和新施工建筑物结构托换点处连接。在基础托换中，有可能因为应力集中而导致结构出现损坏。
④托换方案的选择受到场地限制、降水、基础开挖等多种因素制约。由于地基条件的复杂性、基础型式的不同、地基与基础相互作用等多种原因，需要采取严密的监测反馈措施，全面监控施工过程。
四、桩基托换安全技术保证措施
1.桩位及垂直度控制措施
桩位放样必须准确, 切记不能将新桩进入隧道影响线范围内。保证新桩基的垂直度, 必须控制在0.5%范围内。人工挖孔桩、钻孔桩必须设专人检查垂直度。人工挖孔桩每节护壁进行校对, 合格后方可施工下一节护壁, 钻孔桩须采用导下器和加重钻杆进行成孔。
2.既有桩基保护措施
由于托换新桩一般紧邻既有建筑物桩, 且新桩底位于既有桩底以下2 ~ 6m 不等, 新桩施工将造成既有桩底以下基岩侧面临空, 影响既有桩的安全, 故托换新桩成孔过程中需要加强护壁结构和增加必要的超前临时支护结构。
3.桩身质量控制措施
桩身质量直接影响到桩托换结构的安全, 严格把好人工挖孔桩和钻孔桩混凝土灌注关是桩基拖换技术的关键。人工挖孔桩桩底需要清洗干净, 钻孔桩清孔必须将沉渣厚度控制在≤5cm范围内, 确保桩底质量。
4.托换梁与托换柱连接节点控制措施
托换梁与被托换柱节点的混凝土齿槽在涂刷粘结材料、浇注混凝土前不能有疏松混凝土、浮土等。托换梁与承台底接触面应保证混凝土浇捣密实。预应力张拉严格按施工技术规范进行, 张拉时应对托换梁进行严格的变形监控。
5.力学验算及设备保障
施工前对被托换柱实际轴力进行测试, 验证估算轴力, 并确定千斤顶施工顶力的分级荷载。托换施工前及久置后重新使用千斤顶顶升前, 应对托换千斤顶和油泵进行配套标定, 以后配套使用, 并对托换千斤顶及其自锁装置、油路系统、联动装置等进行校检以保证其精度及控制要求。托换大梁与托换新桩之间临时支垫应保证其稳定性及可调节性。
6.转换过程控制措施
切桩逐步进行, 分级转换, 以便及时调控变形和沉降。切桩过程中必须做好测试和监测工作, 为托换提供准确数据。在暗挖隧道施工及缺陷责任期间, 必须严格按照监测要求进行监测。托换梁与托换新桩连接时, 必须拆除顶升千斤顶, 拆除必须做好安全措施, 同时做监测工作。连接必须保证连接质量, 保证托换建筑物稳固。
五、施工案例
1.基本情況
被托换的五栋楼房为6～9层，共涉及108条桩。线路与被托换楼房关系如图1所示。楼房的结构如表1所示。
图 1线路与被托换楼房关系
表1
2.技术方案
该方案采用了由设置于桩承台附近的钢筋混凝土梁式转换层和设置于盾构隧道外侧的钻孔灌注桩组成的托换结构体，根据具体情况，用托换大梁包承台直接托柱，或在原承台之间设置托换大梁，在大梁之间通过柱位设置托换小梁来托换。待托换结构混凝土达到设计强度后，再在原承台底断开原桩或在托换小梁底断开原柱，使上部建筑物荷载转移到新的永久性的托换结构上。为了控制托换后产生的变形，部分楼房采用了预应力混凝土梁式转换层，如图2所示
图2
3.托换的质量效果
各栋楼房在基础分离前后及盾构通过前后的监测结果如表所示。
六、结论
总之，近些年、随着地铁项目的大量建设，需要加固建筑的地基基础种类和数量也日趋繁杂，因此，在施工过程中，认真总结以往成功施工经验，结合施工实际情况，在资源、技术、经济的许可的前提下，积极探索、开拓创新，寻求最合理的施工方案，解决复杂多变的施工问题，已成为地铁施工发展的主流。为适应目前高技术、高难度的地铁施工，作为新时代的地铁建设者我们任重而道远。
参考文献
［1］ 戴其原，戴宝英．桩基托换安全技术［Ｊ］．建筑安全，２００６，（１）：５５－５６．
关键词：地铁施工；桩基础；托换技术；
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国经济的快速增长，建设项目也随之迅速发展，城市正在向大型化与现代化的方向发展，城市空间逐渐紧张，建造地铁、商场等地下设施是有效的解决方法。然而，一部分已有建筑物由于其使用价值及历史价值的原因，不允许拆除。对原有建筑物的基础进行托换处理以成为目前施工的发展主流。对于城市地铁施工，在地面建筑物规模比较大的情况下，承受荷载较大时一般采用地面桩基托换。
地铁下穿建筑物基础托换的概念
近些年，随着地铁行业的发展，地铁下穿建筑物基础托换广泛运用。基础托换工程施工期长，在部分结构基础托换后，开始托换另一部分结构基础，以保证工程的可靠性。当然，托换的建筑物基础有可能发生失稳，考虑到经济性，一般情况下，只在原有的建筑物价值高于基础托换工程造价时，或原有建筑物的使用价值与历史价值非常高，才采用基础托换施工方案。
二、桩基托换施工安全的前提
认真执行国家有关安全生产及劳动保护法律、法规, 建立安全生产责任制, 进行安全教育与宣传, 落实各项安全防护工作。在开工前做好各级安全交底工作, 组织员工重新学习并贯彻执行安全操作规程, 建立健全安全值班制度和安全检查制度。临边设置安全护栏和危险标志牌, 在主要出入口搭设安全通道以确保行人安全。
三、地铁施工中的桩基托换技术
桩基托换技术涉及专业类别多、技术含量高，其实质即是把已建成建筑物中的柱与托换梁连接起来，将建筑物上部的荷载传递到托换梁上，再传递到托换桩上。其核心是实现已建成建筑物中的柱和新建桩基间的荷载传递，将托换施工过程中，结构变形限制在设计允许范围内。桩基托换技术主要有主动托换和被动托换两种类型：
1.主动托换技术：主动托换技术对结构变形控制可靠性更高。主动托换技术是施工前运用顶升装置动态调调整上部荷载及变形，对新建桩和托换体系施加荷载，部分消除已建成建筑物结构长期变形效应。托换建筑物的托换荷载大、变形控制要求严格，被托换桩随托换梁一起上升，使上部建筑物荷载全部转移到托换梁上，通过顶加载，部分消除新桩和托换结构的变形，使结构变形控制在较小范围。
2.被动托换技术:被动托换技术对结构变形控制的可靠性更低。被动托换技术是将原桩上部结构荷载在施工过程中，随托换结构的变形被动地转换到新桩上，托换后无法调控上部结构的变形。适用于托换建筑物荷载小、变形要求不高，在托换结构的托换桩切除后，可不采取其它调节变形，直接将上部荷载通过托换梁传递到新桩上的项目。
基础托换技术难度大、造价高、工期长，必须精心设计、安全施工。施工前要详细勘察建筑物的地基情况，详细了解已建成建筑物的桩基的类型和结构受力情况，以便确定合适的托换桩和技术。为保障工程顺利实施，需要特别重视以下几个问题：
①对整体结构性能的充分了解。结构现状的调查与分析十分重要，特别是对结构目前受力性能和主材性能分析。
②根据已建成建筑结构和周围建筑物环境，确定托换结构类型及托换施工方法。
③保障已建成建筑物和新施工建筑物结构托换点处连接。在基础托换中，有可能因为应力集中而导致结构出现损坏。
④托换方案的选择受到场地限制、降水、基础开挖等多种因素制约。由于地基条件的复杂性、基础型式的不同、地基与基础相互作用等多种原因，需要采取严密的监测反馈措施，全面监控施工过程。
四、桩基托换安全技术保证措施
1.桩位及垂直度控制措施
桩位放样必须准确, 切记不能将新桩进入隧道影响线范围内。保证新桩基的垂直度, 必须控制在0.5%范围内。人工挖孔桩、钻孔桩必须设专人检查垂直度。人工挖孔桩每节护壁进行校对, 合格后方可施工下一节护壁, 钻孔桩须采用导下器和加重钻杆进行成孔。
2.既有桩基保护措施
由于托换新桩一般紧邻既有建筑物桩, 且新桩底位于既有桩底以下2 ~ 6m 不等, 新桩施工将造成既有桩底以下基岩侧面临空, 影响既有桩的安全, 故托换新桩成孔过程中需要加强护壁结构和增加必要的超前临时支护结构。
3.桩身质量控制措施
桩身质量直接影响到桩托换结构的安全, 严格把好人工挖孔桩和钻孔桩混凝土灌注关是桩基拖换技术的关键。人工挖孔桩桩底需要清洗干净, 钻孔桩清孔必须将沉渣厚度控制在≤5cm范围内, 确保桩底质量。
4.托换梁与托换柱连接节点控制措施
托换梁与被托换柱节点的混凝土齿槽在涂刷粘结材料、浇注混凝土前不能有疏松混凝土、浮土等。托换梁与承台底接触面应保证混凝土浇捣密实。预应力张拉严格按施工技术规范进行, 张拉时应对托换梁进行严格的变形监控。
5.力学验算及设备保障
施工前对被托换柱实际轴力进行测试, 验证估算轴力, 并确定千斤顶施工顶力的分级荷载。托换施工前及久置后重新使用千斤顶顶升前, 应对托换千斤顶和油泵进行配套标定, 以后配套使用, 并对托换千斤顶及其自锁装置、油路系统、联动装置等进行校检以保证其精度及控制要求。托换大梁与托换新桩之间临时支垫应保证其稳定性及可调节性。
6.转换过程控制措施
切桩逐步进行, 分级转换, 以便及时调控变形和沉降。切桩过程中必须做好测试和监测工作, 为托换提供准确数据。在暗挖隧道施工及缺陷责任期间, 必须严格按照监测要求进行监测。托换梁与托换新桩连接时, 必须拆除顶升千斤顶, 拆除必须做好安全措施, 同时做监测工作。连接必须保证连接质量, 保证托换建筑物稳固。
五、施工案例
1.基本情況
被托换的五栋楼房为6～9层，共涉及108条桩。线路与被托换楼房关系如图1所示。楼房的结构如表1所示。
图 1线路与被托换楼房关系
表1
2.技术方案
该方案采用了由设置于桩承台附近的钢筋混凝土梁式转换层和设置于盾构隧道外侧的钻孔灌注桩组成的托换结构体，根据具体情况，用托换大梁包承台直接托柱，或在原承台之间设置托换大梁，在大梁之间通过柱位设置托换小梁来托换。待托换结构混凝土达到设计强度后，再在原承台底断开原桩或在托换小梁底断开原柱，使上部建筑物荷载转移到新的永久性的托换结构上。为了控制托换后产生的变形，部分楼房采用了预应力混凝土梁式转换层，如图2所示
图2
3.托换的质量效果
各栋楼房在基础分离前后及盾构通过前后的监测结果如表所示。
六、结论
总之，近些年、随着地铁项目的大量建设，需要加固建筑的地基基础种类和数量也日趋繁杂，因此，在施工过程中，认真总结以往成功施工经验，结合施工实际情况，在资源、技术、经济的许可的前提下，积极探索、开拓创新，寻求最合理的施工方案，解决复杂多变的施工问题，已成为地铁施工发展的主流。为适应目前高技术、高难度的地铁施工，作为新时代的地铁建设者我们任重而道远。
参考文献
［1］ 戴其原，戴宝英．桩基托换安全技术［Ｊ］．建筑安全，２００６，（１）：５５－５６．